Национальный исследовательский технологический университет «Московский институт стали и сплавов»

Шламы чёрной металлургии и способы их переработки

Реферат по техногенному сырью и вторичным материалам

Студент: группы М1-10-2

Душин А.Е.

Преподаватель: Дуров Н.М.

Москва, 2012

Содержание

Введение 3

Источники шламообразования 4

Способы переработки шламов 6

Список литературы 16

2

Введение

ШЛАМ (от немецкого Schlamm, букв. – грязь) – тонкие классы крупности (3-40 мкм) полезного ископаемого, содержащиеся в пульпе или гидросмеси. При обогащении полезных ископаемых к шламам относят частицы, разделение которых применяемым методом неэффективно: для гравитационных процессов – 40-100 мкм, для магнитной сепарации – 150-200 мкм, для флотации – 10-20 мкм, для радиометрического и электрического метода обогащения – 3 мкм. В связи с отрицательным влиянием шлама на процессы обогащения полезных ископаемых в технологических схемах, как правило, предусматривают их предварительное удаление – обесшламливание, которое обычно производится в гидроциклонах или классификаторах. 

Стремительный рост производства стали в мире в конце ХХ и начале ХХI вв. привлёк внимание специалистов к всё возрастающему воздействию чёрной металлургии на окружающую среду в связи с эмиссией париковых газов и образованием трудноутилизируемых отходов.

В зависимости от происхождения шламов они подразделяются на первичные и вторичные. Первичные образуются в самом месторождении, возникая в результате выветривания; вторичные – на обогатительных фабриках вследствие истирающего действия дробильно-измельчительных машин при подготовке полезных ископаемых к обогащению и при транспортировке.

Часто к шламам относят осадок (в виде мелких частиц) при отстаивании или фильтрации жидкости; порошкообразный продукт, выпадающий в осадок при электролизе меди, цинка и др. Шламы часто содержат ценные компоненты, в том числе благородные металлы.

Производство 1 т стали требует затрат почти 20 ГДж энергии и сопровождается выбросами в атмосферу 1,7 т СО₂, что в сумме составляет 6-7% выбросов антропогенного СО₂ в мире. При производстве стали образуется 20-25 кг шламов и пыли, содержащих до 60% железа в виде оксидов и до 2,5% цинка, присутствие которого препятствует их утилизации в доменных печах. Аналогичная ситуация имеет место с доменными шламами, которые кроме железа и углерода (25-30%) содержат до 1,5% цинка.

Т

3

аким образом, разработка экономичных и экологичных технологий рециклинга трудноутилизируемых шламов и пылей является актуальной задачей, важной для заводов интегрированного типа, как с экологической, так и с экономической точки зрения.

Источники шламообразования

Ежегодно на металлургических заводах образуются миллионы тонн шламов. Большая часть шламов образуется в процессе улавливания и осаждения технических и аспирационных выбросов пыли. В шламах содержатся ценные компоненты, главным образом железо. Утилизация этих компонентов экономически оправдана. А так же переработка шламов помогает решить проблему охраны окружающей среды, так как хранение шламов в отвалах наносит вред природе. Прежде всего, занимаются значительные земельные площади, происходит выветривание пыли, загрязняются атмосфера, почва, реки и водоёмы.

Железосодержащие шламы, которые образуются в чёрной металлургии можно разделить на следующие основные группы: агломерационные, доменные, сталеплавильные и окалиносодержащие (в основном шламы прокатных цехов).

Агломерационные шламы (аглошламы) образуются при гидроулавливании пыли из мешков мультициклонов, аппаратов мокрой очистки технических и аспирационных газов, при гидравлической уборке помещений и промывке трубопроводов агломерационных фабрик. Другим путём образования аглошламов являются потери рудной смеси при гидроочистке вагонов и гидроудаление коллекторной пыли. Шламы аглофабрик относительно богаты железом и по химическому составу близки к агломерационной шихте (40 – 60% Fe_общ.).

Наиболее существенными факторами, влияющими на образование агломерационных шламов, являются:

1. Число зон агломерационной установки, имеющих газоочистку (зоны спекания и охлаждения);

2. Характер удаления коллекторной пыли (мокрая или сухая очистка);

3. Наличие гидросмыва.

При наличии газоочистки только в зоне спекания удельный выход шламов составляет 10 – 15 кг/т агломерата. При дополнительной очистке отходящих газов в зоне охлаждения удельный выход шламов повышается до 23,3 – 27,9 кг/т агломерата.

Д

4

оменные шламы образуются в процессе мокрой очистки колошниковых газов в скрубберах, дроссельных группах, трубах Вентури, а также при гедросмыве подбункерных помещений. Объём доменных шламов зависит от технологических факторов, влияющих на вынос колошниковой пыли, и от степени очистки газов в сухих пылелулавливателях.

В доменных шламах доля содержания железа меньше, чем в аглошламах, но в то же время в них повышенное содержание цветных металлов, прежде всего цинка (иногда до 2 – 3%).

Сталеплавильные шламы можно разделить на шламы газоочисток конверторов, мартеновских и электросталеплавильных печей.

В связи с тем, что конверторные газы выносят много пыли, все они оборудованы газоочистками. Удельный выход шламов газоочисток конверторов находится в пределах 1 – 3%. Удельное пылевыделении зависит от интенсивности дутья, конструкции кислородной фурмы, давления кислорода, конструкции кислородной фурмы, давления кислорода и гранулометрического состава сыпучих материалов. Запылённость мартеновских газов составляет 2 – 10 г/см³. Содержание железа в конвертерных и мартеновских шламах достаточно высоко (45 – 65%).

Химический состав шламов газоочисток электросталеплавильных печей непостоянен, так как зависит от марки выплавляемой стали. Усреднённый химический состав шламов газоочисток электросталеплавильных печей имеет следующий вид, мас.%: Fe 30-55; SiO₂ 2-12, Al₂O₃ 0,3-10,0; CaO 1,5-17,0; MgO 5-27; MnO 1,5-5,5; P₂O₅ 0,02-0,25; Cr до 10; Ni до 8; Zn до 2; Pb до 1. По этим данным можно сделать вывод, что шламы электропечей имеют более низкое содержание железа, но в то же время, высокий процент содержания примесей цветных металлов.

Удельный выход окалиносодержащих шламов прокатного производства колеблется в пределах 2,1 – 2,3 кг/т проката. Содержание железа в этих шламах довольно высоко, но они загрязнены маслами.

Железосодержащие шламы могут быть разделены на несколько групп:

1. Богатые – 50-65% Fe (шламы мартеновских и конвертерных цехов);

2. Относительно богатые – 40-55% Fe (шламы аглофабрик и доменных цехов);

3. Бедные – 40% Fe.

Основным направлением рационального использования шламов является утилизация различными технологическими методами.

5